前沿答问：与14位物理学家的对话

作者简介

苗千，生于 1982年，先后就读于西北工业大学利物浦大学和剑桥大学，2010年获得物理学博士学位。2012年加入《三联生活周刊》，专注于科学领域报道，先后五次去瑞典对当年的诺贝尔奖进行现场采访和报道。曾开设专栏《科学闲话》，在三联中读开设语音栏目《和你一起读科幻·剑桥物理学博士的科学公开课》。2018年起在《三联生活周刊》开设《前沿》栏目，主要对生活在欧洲和北美的物理学家、数学家、人类学家和哲学家等进行深入访谈。

内容简介

马丁·里斯 我们生活在最危险的世纪 （马丁·里斯：英国皇家学会前任会长、天体物理学家） 采访手记 马丁·里斯男爵（Martin Rees, Baron Rees of Ludlow）可以说是剑桥大学乃至整个英国学术界最具代表性的人物之一。我还在剑桥大学读书时，就久闻其大名，却从来都无缘得见，更不曾有过任何交流。正是因为如此，我才把他列为“前沿”计划的第一位被采访者。很幸运的是，里斯很快就通过邮件接受了我的采访邀请。我们约定于一个下午，在剑桥大学三一学院的大门口见面。 里斯并未准时在学院门口与我见面。我向学院的看门人（porter）说明我和里斯的约定，就连看门人也感到吃惊。他告诉我，里斯和人见面时极少迟到。无奈之下，我只好在附近的一家咖啡馆里给里斯发了一封邮件，询问今天是否还能见面采访——很快就收到了他的回信，这封信以道歉开头。里斯说他把见面的时间记错了一个小时，很抱歉让我在门口空等。于是我们干脆约定推迟一个小时再见面。 一小时之后，里斯在学院门口将我接进了他在学院里的住处。他曾经担任过三一学院的院长，在这期间他住在院长专属的住宅里——根据有幸去做客的同学描述，里边装修得富丽堂皇，如同一个博物馆——毕竟三一学院是世界上最为著名且富有的学院之一。如今里斯已经卸任学院院长一职，只是住在学院一个简朴的套间里，与学生宿舍并没有太大区别。 我对里斯产生强烈的兴趣，不仅是因为他本人取得了辉煌的学术成就，同时我还对他的学术传承，以及他身上鲜明的“英国性”都深感兴趣。里斯的博士生导师丹尼斯·夏玛（Dennis Sciama）就曾经是英国物理学界和天文学界标志性的人物之一。夏玛不仅学术水平高超，更是名师出高徒，教导出了大批优秀的学生，成为英国学术界下一代的中流砥柱。除了里斯之外，如著名的史蒂芬·霍金（Stephen William Hawking），牛津大学量子计算学家大卫·多伊奇（David Deutsch），以及当时剑桥大学应用数学及理论物理学系主任约翰·巴罗（John Barrow）都是夏玛的学生。 至于学者身上的“英国性”，则是一件很难准确描述的感觉。以夏玛本人以及他的这几位高徒为例，这些英国学者不仅进行学术研究，同时还积极撰写科普读物，热衷于向大众发言，把深奥的科学理论通过简单的语言向公众讲解。另外，这些科学家也都不是单纯的“理工男”，他们大多在文学、艺术等领域有很深的造诣。除此之外，英国科学家也大多善于想象。和他们谈话时，他们可能会把坚实的科学事实和他们对于遥远的未来的思考结合起来讲，把科学甚至是科幻的魅力，发挥到极致。 正是因为如此，在采访里斯的过程中，我并没有把话题局限在他的研究本身，而是准备了一些并没有“标准答案”的问题。在他的客厅里，里斯语气温和，言语里满是鼓励，看我的眼神也温和且坚定。我当时并没有多少与科学家面对面谈话的经历，但也很快就放松下来，从他的求学经历开始谈起，一直谈到宇宙暴胀、多重宇宙等话题。 面对宇宙学中一些没有明确答案的问题，里斯毫不回避，而是娓娓道来他自己的观点。其实不仅如此，他的回答甚至称得上是一种简单的科普，在进行回答之前，他首先会把一个科学理念或难题分析得十分透彻。最后，里斯不仅阐明了他在自己书中的观点，认为21 世纪是一个人们需要面临诸多危险的世纪，同时还展望了生命的未来。 在采访结束之后，里斯不仅按照约定发来一张他的照片以配合文字发表，还再次为他因记错时间迟到一个小时而表达了歉意。随后我把采访录音整理成文字—全文超过了万字。我和编辑都感觉这个采访稍长，应该删掉一些内容，但里斯的思路极其清晰连贯。对于一些问题，他的回答有两三千字，其中一环套着一环，既不需修改，也无处可以删除。最后我和编辑共同决定—全文发表。 引子 人们经常讨论更传统的威胁，例如飞机坠机、食物危机、低剂量的核辐射等。实际上我们对于新技术可能造成的恶果讨论得还远远不够。 马丁·里斯男爵是目前英国科学界最具代表性的人物之一。他本科毕业于剑桥大学数学系，之后选择天体物理学研究。他的大多数的科研时间也在剑桥大学度过，在天体物理学领域取得了杰出的成就，著有超过500篇科学论文，对于宇宙微波背景辐射的起源做了很多重要的研究工作。他也是研究银河系和类星体性质的权威人物。在2005至2010年间，他担任了英国学术最高机构—英国皇家学会（Royal Society）的会长。他还曾经在2004至2012年间担任剑桥大学著名的三一学院的院长。 作为一位理论天体物理学家，近年来马丁·里斯越来越多地开始作为一位公众人物向大众做讲座和撰写科普书籍。他在2003年出版了《我们最后的世纪：文明能否在21世纪幸存？人类能否在21世纪幸存？》（以下简称《我们最后的世纪》），呼吁人们认识到在21 世纪整个人类文明所面临的前所未有的威胁。 21 世纪已经过去了17%，距离他当初出版《我们最后的世纪》一书也已经过了十几年。已经70 多岁的马丁·里斯仍然在进行科研工作，他对于人类天文学研究的未来有什么憧憬，对于人类的未来又有什么看法？他是否已经改变了主意，或是依然认为21 世纪是对于人类文明来说最危险的世纪？ 多重宇宙理论，会不会变成一种“宗教”？ 苗千：宇宙暴胀（in?ation）理论一直是天文学领域的一个热门话题，它有很多支持者，也有人对此持怀疑态度。你认为人类会在近期发现宇宙暴胀的证据吗？ 马丁·里斯：宇宙暴胀是一个关于极早期的宇宙形态变化的想法，它可以解释一些现象，比如说为什么宇宙各处这么平均和类似，这仍然是一个推测性的想法。因为当时的宇宙条件非常极端，粒子的能量比现在人类在粒子加速器里能够制造出的最高的粒子能量还要高出几十亿倍，所以在这种条件下，物理学还不确定，宇宙暴胀理论还只是推测性的。但是我想我们通过宇宙学观测，会对早期的宇宙形态了解得越来越清楚。比如说通过宇宙微波背景辐射的波动状况做出各种探测。 宇宙暴胀理论是目前我们解释早期宇宙发展的最好的理论，虽然在某些方面它得到了验证，但它仍然不是一个确凿的科学理论。这和我们对于恒星、星系的理解就截然不同了，因为我们在实验室里对于原子物理学和核物理学的理解已经比较深刻了（因此可以对恒星和星系发展的过程了解得比较详细）。可以说宇宙暴胀理论是目前最有希望的理论，当然也有物理学家坚持认为想要理解早期宇宙的状态，我们需要有融合了量子力学和相对论的“大统一理论”。 苗千：如果你可以选择，而且必须选择的话，你认为宇宙是怎么样的一种存在模式？ 马丁·里斯：我想我们现在已经有了一个推测性的宇宙暴胀理论。最近10年里，宇宙学研究中一个很重要的进展就是理解了宇宙后来的演化进程。我们以误差不超过1% 的精度理解了宇宙大爆炸138 亿年之后的宇宙状态。我们理解了宇宙的构成；我们意识到在宇宙中普通物质和暗物质的总量；我们也理解除了引力之外，在宇宙中还有一股奇怪的力在推动着宇宙加速膨胀（暗能量），这有可能就是爱因斯坦所说的“宇宙常数”。我们已经认识到了目前宇宙中最重要的一些相互作用，也理解了宇宙的成分，即便如此，要对宇宙的未来进行任何预测都不大靠得住。 当然，对于宇宙的最简单的预测，就是它将会永久地保持膨胀趋势，最后到达一个空洞、冰冷的状态。这种情况也可能不会发生，因为促使宇宙加速膨胀的能量我们还完全不了解，也许它还会成为吸引力。另外一个让我感兴趣的话题，就是物理实在的极限在哪里，所有的时空究竟有多大？我们能够通过望远镜所观测到的宇宙范围无与伦比地宽广，但仍是有限的，因为这最终是由在宇宙大爆之后有多少光能够到达我们这里所决定的。从这个角度来说，有一个宇宙的“圆球”围绕着我们，这是我们能够做出的观测的极限——但这并不是物理实在的极限。你只是大洋中的一艘小船而已，你肯定不会认为，在你看不到的地方海洋就不存在。所以我们估计，宇宙中无法观测到的星系数量，要远远比我们所能观测到的星系数量更多。从这个角度来说，时空的范围要比我们所能观测到的广阔得多。 这还不是全部。我们所能观测到的广阔宇宙，还有我们所不可能观测到的宇宙部分，都还只是宇宙大爆炸发生之后所产生出的后果。那么还存在另外一个问题：我们的宇宙大爆炸是唯一的一次宇宙大爆炸吗？会不会还存在其他宇宙大爆炸，产生出了其他时空领域，与我们的宇宙完全不同？这就是我们通常所说的“多重宇宙”。当然了，这也还只是一种推测，但是目前有一些理论，包括根据俄裔美国宇宙学家安德烈·林德（Andrei Linde）的推测，会有所谓“永恒暴胀”（意思是说只要宇宙暴胀曾经发生过一次，那么它就会在宇宙的某个区域不断地发生，成为永恒暴胀），会有更多的宇宙大爆炸。从这个角度来说，物理实在的概念就更广阔了。 这又引出了另外一个问题：如果经由不同的宇宙大爆炸产生出了不同的宇宙，它们与我们这个宇宙的物理定律会相同吗？比如说弦理论（string theory）就预测，真空存在有不同状态，其中可能存在不同的物理定律。这样我们就可以想象，由完全不同的物理定律所支配的完全不同的宇宙，会使宇宙学变得无比复杂，我们根本无法理解，但这是可能的。 …………………… ★生活书店“行读”书系全新作品，“与行动者一起，探寻思想的疆域”“与DJ物理学家对话，探索宇宙的奥秘” ★对14位DJ物理学家的15篇访谈，问答体让人如临对话现场；9篇采访手记揭开采访动机及当时情形；50个硬核知识点在降低阅读难度之余有效增加了信息量。 ★《三联生活周刊》资深主笔苗千倾力打造，聚焦当今物理科学研究前沿领域，从5年的科学专栏文章中精选15篇，每一篇都是思想的碰撞，每一篇都是对未知世界的探索。 ★特邀新锐插画师分峪绘制封面，画风前卫酷炫，独具艺术美学特色，视觉符号与书中内容灵犀相通。 ★ 16开锁线空脊平装，便于180度展开阅读，内文100克纯质纸，触感极好，环保简约却讲究，提升了真书阅读的体验感。 ★这是一本书，更是一个知识产品。正文之中特别穿插呈现了50个物理硬核知识，并有特别定制的海报、书签、硬核知识点索引卡片。